사물인터넷(IoT ; Internet of things)과 인공지능(AI), 로봇, 빅데이터, 드론 등의 기술이 전 산업분야와 융합되어 사회 경제구조의 근본적인 변화를 촉발시키는 4차 산업혁명이 농업분야에도 몰려오고 있다. 농업에 인공지능과 로봇 융합기술이 접목되면서 단순한 반복작업과 고역작업이 많은 농작업을 대체해 생산성 혁신을 촉발시키는 거대한 변화가 꿈틀거린다. 첨단산업으로 농업을 진화시키면서 새로운 변화를 이끌고 있는 농업분야 4차 산업혁명의 일선현장과 첨단기술, 향후 혁신방향 등을 세부적으로 조망한다.


#4차 산업혁명은?
인공지능과 정보연결기술 통해
서로 다른 분야 융합·연결 가능

4차 산업혁명은 이미 진행되고 있다. 대부분 정보통신기술(ICT)과 결합하면서 예전에는 상상도 못했던 농작업이 현실속에서 벌어지고 있는 것이다. 4차 산업혁명이란 말은 지난 2016년 1월 스위스 다보스에서 열린 세계 경제포럼(WEF)에서 처음으로 제기된 이후 세계 시사용어로 급속히 확산된 용어다.

1760~1840년 동안 발생한 1차 산업혁명은 철도 건설과 증기기관의 발명을 바탕으로 기계에 의한 생산이 이어졌다. 이어 19세기 말과 20세기 초까지 이어진 제2차 산업혁명은 전기와 생산조립라인으로 대량생산 시스템을 유지했다. 1960년대에 트랜지스터와 반도체를 통해 전기적 에너지 흐름을 조절하고 통제해 사람이 계산하는 기능과 기억의 일부를 디지털 기기로 대체하고 컴퓨터 정보를 인터넷으로 상호 연결하는 정보화 혁명인 3차 산업혁명이 진행됐다.

21세기에 인류는 인공지능과 정보연결기술(IoT, Cloud, 빅데이터, 모바일)을 통해 서로 다른 산업과 기술을 융합하고 가상세계와 현실의 물리적 세계를 실시간으로 연결하는 새로운 변화인 4차 산업혁명이 진행되고 있다.


#농업분야 4차 산업혁명 기술
첨단 컴퓨팅 기술 적용 스마트팜
무인 자율항법 농기계 등 선봬

농업분야에도 이미 4차 산업혁명의 변화가 급속히 진행 중이다. ICT뿐 아니라 인공지능과 로봇기술, 빅데이터와 클라우드 컴퓨팅 기술이 적용되어 스마트 팜으로 일선 현장에 보급되고 있다. 이러한 스마트 팜 기술을 통해 그동안 경험과 감각에 의존했던 농업시스템이 더욱 고도화된 스마트팜 시스템을 통해 지식의 디지털화와 지능화가 급속히 진행되는 추세다.

동시에 인적 조작이나 숙련된 기능이 필요했던 농기계들은 자율항법과 같은 로봇기술의 적용으로 사람의 역할이 최소화되거나 필요없는 기계로 발전되는 단계에 까지 도달해 있다. 소규모 영농을 위한 농작업 기계나 도구들은 고령 농업인이나 여성 농업인들이 사용하기에 더욱 단순하고 가벼워지고 노동부하와 건강을 진단하는 헬스케어용 IoT센서들도 추가되고 있다.

이 뿐 아니라 신경망과 딥러닝 이론을 바탕으로 한 인공지능 생산시스템, 유전자 편집기술을 이용해 환경이나 수요자 맞춤형의 신품종 개발, 3D프림팅 기술을 이용한 식품제조기술 등이 농업생산과 소비에 상상이상의 변화를 촉발할 것으로 전망되고 있다.

특히 농산물이나 세포와 같은 바이오소재를 원료로 한 3D프린팅 기술은 농업과 식품산업에도 큰 변화를 가져올 것으로 예상된다. 창의성과 아이디어를 바탕으로 누구나 농업의 크리에이터가 되는 창조적 1인 기업들이 분말화되거나 액화된 바이오 소재들을 통해 다양한 농식품 가공산업과 바이오 서비스 산업을 창업하고 이끌 전망이다. 4차 산업혁명 관련 기술별로 농업·농촌 에 적용할 분야는 광범위하다,

▲사물인터넷(인공지능)=IoT기반 스마트팜을 통한 원격·자동 농작물 재배나 인공지능 기술 탑재를 통해 최적의 농작물 재배가 가능하다. 또 동물 체내에 사업형 센서를 활용한 동물 건강·질병 관리와 자동선별정보, 입·출고 관리, 수발주, 배송 등 농식품 유통이력관리, 농산물·사료 등 소비자 구매 정보 연계 등에 적용할 수 있다.

또한 IoT기반기술을 활용한 원격 의료, 노인건강관리, 도난방지와 마을관리에 적용되고 증강현실, 홀로그램 활용, GPS기술 등을 연계한 농업·농촌 어메니티관리와 농촌관광 모델개발도 가능하다.

▲로봇(무인자동화)=무 인자동화 기술을 활용한 식물공장이나 자동 육묘 및 파종 등 로봇기술에 적용할 수 있다. 또 무인주행기술을 적용한 노지작물 방제나 축사 청소 로봇, 탐색기술을 활용한 무인 수확기 등의 작업기에도 적용이 가능하다. 이외에 이미지 탐색 기술을 활용한 생육정보 자동취득이나 농작업 보조로봇을 이용한 노동절감과 작업 패턴 분석에도 활용된다.

▲드론(무인기)=드론이나 무인기를 활용한 농작물 방제와 원격탐사, 드론(무인기)와 빅데이터 기술을 활용한 산지 작황정보 관측이 가능하다. 드론을 활용한 작물이나 산림지역 질병 등을 예측하거나 탐지할 수 있다. 공중에서 드론의 열 영상 정보와 연계한 농촌 관광지나 노인의 안전관리도 가능하다.

▲빅데이터(글라우드)=스 마트팜 환경·생육정보를 활용한 최적 재배환경 컨설팅과 GIS기반 토양, 시비처방 및 기상정보 등을 활용한 처방농업에 적용할 수 있다. 특히 빅데이터 기반의 소비자 농산물 구매 성향 분석과 직거래 유통 지원이 가능하다. 질병 방역대 및 차량이동 등의 빅데이터 분석을 활용한 축산질병 발생예측과 분석, 방역관리 등에도 빅데이터 기술을 적용할 수 있다. 이외에 농업·농촌 빅데이터 정보를 활용한 영농정보 종합지원, 스마트팜맵, 공간정보 기반 빅데이터 활용도 가능하다.

▲나노·바이오=분 광 스펙트럼을 활용한 이병 종자와 유전자 변형 농산물 관리나 우수종자 관리에 효과적이다. 또 DNA등 유전자 분석 기술을 활용한 축산 질병 탐색과 유전자 분석기법과 패턴분석 기술을 활용한 원산지 식별기술에도 적용이 가능하다. 특히 나노 및 핵융합 기술 등을 활용한 축사·산지유통시설 등 위해 환경요소 관리기술에도 적용할 수 있다.


#정부차원의 대응
‘4차 산업혁명 전략위’ 신설
범정부 차원 대응체계 구축

정부는 통일된 비전과 전략없이 개별 부처별 4차 산업혁명 대응 정책이 추진되면서 대책 간 연계성과 일관성이 부족한 문제가 발생했다. 이에따라 기재부 주관으로 범정부 차원에서 4차 산업혁명 대응체계 구축을 추진하고 있다. 효과적 대응책 마련을 위해 ‘4차 산업혁명 전략위원회’를 신설해 정부 부처의 관련 정책을 조율하고 민간의 의견을 수렴, 국가 차원의 대응전략을 수립하고 있다.

이영주 기자 leeyj@agrinet.co.kr


#전문가분석/김상철 농진청 농업과학원 스마트팜개발과장
“생산혁명 통해 농업 한계 극복”

농지·기후 등 자연적 환경 제약
변화 흐름 맞춰 전략 잘 세우면
우리 농업에 더 없는 기회 될 것

4차 산업혁명은 단일 기술에 의한 혁신적 변화라기보다는 인공지능과 정보기술의 융합과 연결을 통해 이루어진다. 서로 다른 기계, 서로 다른 기술과 산업들이 데이터의 지능적 분석과 공유를 통해 상호 작용을 형성하며 우리의 삶과 일하는 방식을 바꾸는 제4의 물결이다. 21세기 들어 인류는 인공지능과 정보연결기술(IoT, Cloud, Big Data, Mobile)을 통해 서로 다른 산업과 기술을 융합하고, 가상세계와 현실의 물리적 세계를 실시간 연결함으로 산업과 문명은 또다시 새로운 변화의 시기를 맞고 있다.

이러한 4차 산업혁명의 변화는 모든 산업분야에 나타나고 있으며 농업에도 이미 시작되고 있다. ICT뿐 아니라 인공지능과 로봇 기술, 빅데이터와 클라우드 컴퓨팅 기술이 농업에 적용되어 스마트 팜이라는 이름으로 영농현장에 보급되고 있다. 이제 스마트 팜 기술을 통해 육체적 노동의 많은 부분들이 자동화와 스마트화 기술로 대체되면서 농산업에도 많은 변화가 생길 것이다. 농촌진흥청은 4차 산업혁명이 가져오는 변혁의 파고에 선제적으로 대응하기 위해 지난 3월에 4차산업 혁명대응단이 출범했다.

과학기술을 통해 우리 농업이 당면한 대내외적인 어려움을 극복하여 안정적이고 지속가능한 농업기반 구축을 목적으로 5개 분야의 핵심 전략과제를 발굴하여 Top 5 프로젝트로 집중 추진하고 있다. 이 중 차세대 한국형 스마트팜 기술개발 프로젝트는 세계적 수준의 ICT 기술과 인프라를 보유하고 있는 우리나라의 강점을 최대한 활용하고, 4차 산업혁명의 핵심기술인 인공지능과 IoT, 빅데이터 분석과 클라우드 서비스 기술, 로봇과 자동화 기술을 융합하여 농업에 접목한 이른바 미래 대응형 농업시스템이다. 이를 통해 당면한 우리 농업의 취약점 극복하고 농업기반의 국제경쟁력 제고와 함께 세계인이 함께 쓸 수 있는 과학기술 집약적 차세대 농업시스템 개발을 추진하고 있다.

특히 올해에는 2세대 스마트 팜 기술로서 생체정보와 생육모델을 기반으로 클라우드 컴퓨터에서 인공지능을 통해 분석하는 다양한 스마트팜 S/W와 서비스 개발에 집중할 계획이다. 모든 산업에서와 마찬가지로 4차 산업혁명은 농업에서도 기회이자 위기의 시간들임에 분명하다. 기술과 산업의 흐름을 통찰하고 적절한 전략을 통해 우리 여건에 맞는 핵심 분야에 혁신적 기술로 융합될 수 있도록 집중한다면 분명 우리 농업에 더 없는 기회가 될 것이다.

농지규모와 기후 등 자연적 환경의 제약을 받는 기존 우리 농업의 한계를 뛰어넘어 시장의 상황에 맞춰 작물의 생산량과 생육속도를 조절하게 되고, 맞춤식으로 재배하는 등 새로운 생산혁명을 통해 소득과 수익성이 높아지게 될 것이다.